（電路與系統(tǒng)專業(yè)論文）基于ARM和GPRS電力負(fù)荷管理系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)[電路與系統(tǒng)專業(yè)優(yōu)秀論文].pdf

武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 摘要 國內(nèi)電力市場的開放給電力公司帶來了新的挑戰(zhàn)。各家電力公司都在尋求 提高公司效率，增加客戶、改善服務(wù)的方案。在此競爭的舞臺(tái)上，采用先進(jìn)技 術(shù)的自動(dòng)抄表和負(fù)荷管理系統(tǒng)就成為一個(gè)強(qiáng)有力的工具。它可以加強(qiáng)企業(yè)內(nèi)部 管理，加強(qiáng)對(duì)電網(wǎng)負(fù)載能力的控制。集軟硬件于一體的一整套電力負(fù)荷控制系 統(tǒng)就成為滿足當(dāng)前市場需求、順應(yīng)國家電力改革的解決方案。 論文是基于a r m 和g p r s 電力負(fù)荷管理系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)，主要工作是研 制應(yīng)用于電力負(fù)荷管理系統(tǒng)的g p r s 終端，包括終端的軟硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和調(diào) 試。自主開發(fā)了p p p 協(xié)議，成功地將p p p 協(xié)議應(yīng)用于g p r s 終端，所以此終端 具有很強(qiáng)的后續(xù)擴(kuò)展性和移植性。 論文首先介紹了電力負(fù)荷管理系統(tǒng)的研究背景、目的及意義，結(jié)合國內(nèi)外 發(fā)展情況，指出了現(xiàn)有系統(tǒng)的不足，伴隨g p r s 、c d m a 等新一代無線通信技 術(shù)的發(fā)展對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)。 其次對(duì)g p r s 無線通信技術(shù)進(jìn)行研究，了解g p r s 終端數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議 _ t c p i p 、p p p 協(xié)議的基本原理。并對(duì)電力負(fù)荷系統(tǒng)的整體架構(gòu)和通信方式進(jìn) 行了研究分析。 再次是對(duì)g p r s 終端硬件的設(shè)計(jì)，主要包括a r m 微處理器硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、 串行擴(kuò)展電路以及g p r s 模塊的電路的設(shè)計(jì)。 最后本文著重對(duì)p p p 協(xié)議做重點(diǎn)研究和設(shè)計(jì)。按照自身狀態(tài)機(jī)機(jī)制，從p p p 的協(xié)議結(jié)構(gòu)、運(yùn)行機(jī)制、協(xié)商分析過程來展開，對(duì)p p p 協(xié)議的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行詳細(xì)設(shè) 計(jì)說明。同樣也對(duì)g p r s 終端撥號(hào)上網(wǎng)程序進(jìn)行了設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。 經(jīng)測(cè)試，g p r s 終端能夠順利地進(jìn)行撥號(hào)，并發(fā)送數(shù)據(jù)。證明了g p r s 終端 運(yùn)行穩(wěn)定可靠，達(dá)到了預(yù)期的效果和設(shè)計(jì)要求，有利于配電網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的安全性 和經(jīng)濟(jì)性管理，對(duì)加強(qiáng)用電管理和提高電網(wǎng)供電質(zhì)量起到了積極的作用。 關(guān)鍵詞：電力負(fù)荷管理系統(tǒng)，g p r s ，p p p ，n u c l e u s 操作系統(tǒng)，m c 3 5 i ，e p 7 3 1 2 a b s t r a c t d e r e g u l a t i o no fe l e c t r i c i t y m a r k e t sa r o u n dc h i n ai sp u s h i n gp l a y e rt o f a c e c o m p e t i t i o n p o w e rc o m p a n i e s a r et h u sl o o k i n gf o rw a y st oi m p r o v et h e i re f f i c i e n c y a n dt og a i nc l i e n t sp r e f e r e n c ea n dc o n f i d e n c e t a k i n ga d v a n t a g eo ft h et e c h n o l o g i c a l i n n o v a t i o n ，a u t o m a t i cm e t e rr e a d i n g ( a m r ) a n de n e r g ym a n a g e m e n ts y s t e m s ( e m s ) c a nb eav i t a lt o o l i ns u c hac o m p e t i t i v es c e n a r i o t h i st o o lc a nm a k et h e p o w e rc o r p o r a t i o nt oe n f o r c et h ep o w e rl o a dc o n t r o l a n dt h e c o m p a n y s m a r i a g e m e n t t h es o l u t i o nf o rt h ep o w e r l o a dc o n t r o lw h i c ht o g e t h e rw i t hs o f t w a r e a n dh a r d w a r eb a s e do na r ma n dg p r sm e e t st h ed e m a n do ft h ec u r r e n tm a r k e t i n t h ep o w e rl o a dm a n a g e m e n t t h i st h e s i si sa b o u tt h er e s e a r c ha n dd e s i g no fu s i n gg p r si np o w e rl 0 a d m a n a g e m e n ts y s t e m t h ew o r km a i n l yd e v e l o p sg p r s t e r m i n a lu s e di np o w e rl o a d m a n a g e m e n ts y s t e m t h e t h e s i sd e s c r i b e st h ed e s i g na n dd e b u g g i n go ft h eh a r d w a r e a n ds o f t w a r es y s t e m p o s s e s si t so w np p pp r o t o c o li st h eo u t s t a n d i n gc h a r a c t e r i s t i co f t h i sp a p e ra n dt h ep r o t o c o li ss u c c e s s f u l l ya p p l i e dt og p r st e r m i n a l s ot h ec l i e n t s o f t w a r eh a v es t r o n ge x p a n s i b i l i t ya n df o l l o w i n gr e p l a n t a t i o ni nt h ef u t u r e f i r s t l y , t h et h e s i si n t r o d u c e st h eb a c kg r o u n d ，p u r p o s e ，s i g n i f i c a n c e so f e l e c t r i c p o w e rl o a dm a n a g e m e n ts y s t e ma n dp o i n t so u tt h ed i s a d v a n t a g eo fc u r r e n ts y s t e m 0 fo u rc o u n t r yb yc o n t r a s t t h eo v e r s e a s w i t ht h ed e v e l o p m e n to fw i r e l e s s c o m m u n i c a t i o nt e c h n o l o g yo fg p r sa n dc d m a ，i tw i l lh o p et oi m p r o v e t h e d e f a u l t s s e c o n d l y , t h et h e s i si n t r o d u c e st h eg p r sw i r e l e s sc o m m u n i c a t i o nt e c h n o l o g y , a n du n d e r s t a n dt h eg p r sd a t at r a n s f e rp r o t o c o lp r i n c i p l et h a tt h et c p h p a n dp p p d r o t o c o l s a n da l s oi n t r o d u c et h eo v e r a l lf r a m e w o r ka n dc o m m u n i c a t i o nw a y so f t h e e l e c t r i cp o w e rl o a dm a n a g e m e n ts y s t e m t h i r d l y , t h et h e s i sc a r e f u l l yd e s c r i b e st h ed e s i g no fh a r d w a r ea b o u tt h eg p r s t e r m i n a l t h ed e s i g no fh a r d w a r ei n c l u d e st h ea r mm i c r o p r o c e s s o rh a r d w a r es y s t e m d e s i g n 、s e r i a lp o r te x p a n s i o nc i r c u i td e s i g na n dg p r s m o d u l ec i r c u i td e s i g n 武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 i nt h ee n d ，t h et h e s i sc a r e f u l l yd e s c r i b e st h en e t w o r kp r o t o c o li ng p r s ，t h e m a i ni sp p p p r o t o c 0 1 i td e t a i l e d l yi n t r o d u c et h ep p pa g r e e m e n ts t r u c t u r e ，o p e r a t i n g m e c h a n i s ma n dc o n s u l t a t i o np r o c e s s ，a n dt h e nc a r e f u l l yd e s c r i b e st h es o f t w a r ed e s i g n o fp p p p r o t o c 0 1 i na d d i t i o n ，t h ep a p e ra l s oi n t r o d u c e dt h ed e s i g no fd i a lu pi n t e r n e t a c c e s si ng p r s i np r a c t i c e ，t h ee l e c t r i cp o w e rl o a dm a n a g e m e n tt e r m i n a lb a s e do ng p r sr u n s r e l i a b l yt oi m p r o v i n gm e e t st h ed e m a n d so fu s e r s i ti so fg r e a ts i g n i f i c a n c es a f e t y a n de c o n o m i c a lo p e r a t i n gl e v e lo fd i s t r i b u t i o nn e t w o r ka n de n h a n c i n gt h ee n e r g y m a n a g e m e n ta n dp o w e rs u p p l yq u a l i t y k e y w o r d s ：p o w e rl o a dm a n a g e m e n ts y s t e m ，g p r s ，p p p ，n u c l e u s ，m c 3 5 i ， e p 7 3 1 2 i i i 獨(dú)創(chuàng)性聲明 本人聲明，所呈交的論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究 成果。盡我所知，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，論文中不包含其他人 已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得武漢理工大學(xué)或其它教育機(jī)構(gòu)的 學(xué)位或證書而使用過的材料。與我一同工作的同志對(duì)本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已 在論文中作了明確的說明并表示了謝意。 關(guān)于論文使用授權(quán)的說明 本人完全了解武漢理工大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，即學(xué)校有權(quán)保 留、送交論文的復(fù)印件，允許論文被查閱和借閱；學(xué)?？梢怨颊撐牡娜炕虿?分內(nèi)容，可以采用影印、縮印或其他復(fù)制手段保存論文。 ( 保密的論文在解密后應(yīng)遵守此規(guī)定) 簽名：毒陋導(dǎo)師簽名：陋日 武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 第1 章緒論 1 1 本文的研究背景、目的及意義 對(duì)電力負(fù)荷進(jìn)行控制的想法，是伴隨著電力工業(yè)的產(chǎn)生和發(fā)展而同時(shí)出現(xiàn) 的。早期的供電，用電量最多的是照明負(fù)荷，除晚上高峰以外，其它時(shí)間負(fù)荷 很少。很多人想了多種方案來鼓勵(lì)用戶白天多用電，以便電站和電網(wǎng)設(shè)備能得 到更充分的應(yīng)用。 對(duì)用電負(fù)荷的管理和控制，可以有效的改善負(fù)荷曲線形狀，使負(fù)荷曲線趨 于平坦，減少峰谷差，實(shí)現(xiàn)電力負(fù)荷在一定時(shí)空的最佳分布。提高用戶和電網(wǎng) 的負(fù)荷率，從而提高發(fā)、供、用電設(shè)備的利用率，達(dá)到電網(wǎng)的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行， 提高投資效益，對(duì)發(fā)電、供電和用電以及整個(gè)社會(huì)都有很大好處。隨著國民經(jīng) 濟(jì)的高速發(fā)展，負(fù)荷快速增長，對(duì)用電負(fù)荷的管理和控制在電網(wǎng)調(diào)度中的作用 越來越重要，所以，設(shè)計(jì)開發(fā)出能保證其順利實(shí)施的軟件系統(tǒng)也日顯重要。 用電管理是電力企業(yè)管理工作的重要內(nèi)容l ，主要承擔(dān)電能銷售和社會(huì)應(yīng)用 管理工作，是電力生產(chǎn)供銷的最后環(huán)節(jié)，也是電力工業(yè)生產(chǎn)和經(jīng)營成果最終得 到體現(xiàn)。用電管理工作的質(zhì)量直接關(guān)系到電力企業(yè)的自身形象，自身經(jīng)濟(jì)效益 和社會(huì)效益。電力企業(yè)從規(guī)范經(jīng)營、面向市場、集約經(jīng)營、提供快速市場反應(yīng) 能力的角度出發(fā)，就必須加快用電管理的信息化、一體化進(jìn)程，及時(shí)地引入先 進(jìn)的管理技術(shù)和科學(xué)方法，建立起自己的用電管理信息系統(tǒng)，以滿足運(yùn)行、管 理、使用中信息交互的需要。這不僅能夠高效地完成用電經(jīng)營管理的日常工作， 而且實(shí)現(xiàn)了管理的信息化、實(shí)時(shí)化，輔助領(lǐng)導(dǎo)優(yōu)化決策，從而顯著地提高本企 業(yè)的用電管理水平和工作效率，增強(qiáng)企業(yè)的市場競爭力。目前，由于政策性、 地方性等因素的影響，用電管理系統(tǒng)一直缺乏規(guī)范、系統(tǒng)平臺(tái)、前端和后端開 發(fā)工具以及軟件實(shí)現(xiàn)的功能參差不齊，不利于信息共享和統(tǒng)一管理。 1 2 電力負(fù)荷管理國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 1 ) 國外負(fù)荷管理的發(fā)展情況 電力負(fù)荷控制技術(shù)首先是在歐洲得到廣泛的應(yīng)用。英國從2 0 世紀(jì)3 0 年代 武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 就開始音頻電力負(fù)荷控制技術(shù)的研究，第二次世界大戰(zhàn)后，這種音頻電力負(fù)荷 控制技術(shù)在法國、瑞士等國家得到大量的使用。日本從6 0 年代開始研究電力負(fù) 荷控制技術(shù)，從歐洲引進(jìn)制造技術(shù)，到7 0 年代已廣泛安裝使用了音頻脈沖控制 裝置。美國從7 0 年代開始重視電力負(fù)荷控制技術(shù)的發(fā)展，不僅從西歐引進(jìn)了音 頻電力負(fù)荷控制系統(tǒng)設(shè)備的制造技術(shù)，而且著手研究和發(fā)展無線電力負(fù)荷控制 技術(shù)。目前世界上已經(jīng)有許多國家使用了各種不同類型的電力負(fù)荷控制系統(tǒng)【3 1 。 發(fā)達(dá)國家使用電力負(fù)荷控制裝置，已有六十多年的歷史，是在不缺電的情 況下發(fā)展起來的。目前國際上已有幾十個(gè)國家采用了電力負(fù)荷控制技術(shù)，安裝 使用的終端己有幾千萬臺(tái)，控制的總負(fù)荷約占世界發(fā)電總裝機(jī)容量的1 0 以上。 電力負(fù)荷控制技術(shù)在國際上已成為一項(xiàng)具有大量使用經(jīng)驗(yàn)的成熟的實(shí)用技術(shù)。 發(fā)達(dá)國家使用這項(xiàng)技術(shù)主要目的是改善電網(wǎng)負(fù)荷曲線，削峰填谷，提高電網(wǎng)運(yùn) 行的經(jīng)濟(jì)性、安全性和發(fā)電設(shè)備投資的效益，推遲電力設(shè)施的建設(shè)投資。國外 正把注意力從一般的負(fù)荷控制轉(zhuǎn)向配電自動(dòng)化、需求側(cè)管理和對(duì)電力市場的技 術(shù)支持。 2 ) 國內(nèi)負(fù)荷管理的發(fā)展情況 我國從1 9 7 7 年底開始了電力負(fù)荷控制技術(shù)的研究和應(yīng)用，過程大致可分為 幾個(gè)階段。第1 階段：負(fù)荷控制系統(tǒng)，僅限于滿足負(fù)荷限電不拉路的基本要求， 它獨(dú)立于電力企業(yè)內(nèi)部的其他系統(tǒng)，信息的一致性和共享能力差。第2 階段： 負(fù)荷管理系統(tǒng)，除滿足基本的控制功能外，信息的采集功能進(jìn)一步加強(qiáng)，如遠(yuǎn) 方抄表、小電廠上下網(wǎng)及發(fā)電信息采集、催繳電費(fèi)、購電等，系統(tǒng)的使用僅限 于負(fù)荷管理部門內(nèi)部。第3 階段：負(fù)荷綜合管理系統(tǒng)，系統(tǒng)的負(fù)荷控制僅作為 一項(xiàng)基本的功能要求，信息采集的而更廣，通信方式多樣。 隨著電力供需矛盾趨向緩和，電力負(fù)荷控制系統(tǒng)的作用逐步轉(zhuǎn)向了建立正 常的供電秩序、保障電網(wǎng)安全、營配管理等方面。系統(tǒng)增加了用電管理的功能， 包括用電信息管理、遠(yuǎn)程抄表、用電信息服務(wù)等功能。這些擴(kuò)展的功能，提高 了電力負(fù)荷控制系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和生命力。在系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理方面也打破了以 前的局限性，擴(kuò)展了網(wǎng)絡(luò)功能。為了更確切地表述這個(gè)系統(tǒng)，電力負(fù)荷控制系 統(tǒng)遂更名為電力負(fù)荷管理系統(tǒng)。目前，電力負(fù)荷管理中心可以通過數(shù)據(jù)庫和網(wǎng) 橋與不同的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)結(jié)，將負(fù)荷管理系統(tǒng)的大量數(shù)據(jù)信息送到電力系統(tǒng)的管 理網(wǎng)、調(diào)度網(wǎng)、營業(yè)網(wǎng)等，對(duì)于電網(wǎng)管理的科學(xué)化和現(xiàn)代化，都是不可或缺的。 但是由于政策性、地方性等因素的影響，用電管理系統(tǒng)一直缺乏規(guī)范、系統(tǒng)平 2 武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 臺(tái)、前端和后端開發(fā)工具以及軟件實(shí)現(xiàn)的功能參差不齊，不利于信息共享和統(tǒng) 一管理。 鑒于目前國內(nèi)負(fù)控系統(tǒng)和抄表系統(tǒng)的現(xiàn)狀，并且伴隨著a d s l 、c s d n 等新 一代有線通信技術(shù)和g p r s 、c d m a 等新一代無線通信技術(shù)以及c m n e t 、a p n 等新一代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，應(yīng)用這些新技術(shù)的新一代負(fù)荷管理系統(tǒng)也得到 了廣泛的推廣和良好的發(fā)展。本文所研究的電力負(fù)荷管理系統(tǒng)的g p r s 終端， 結(jié)合n u c l e u s 操作系統(tǒng)，采用g p r s 技術(shù)實(shí)現(xiàn)無線方式的接入，使終端能進(jìn) 行自動(dòng)登錄等功能，為電力負(fù)荷管理發(fā)展提供了新的技術(shù)。因此，如何將g p r s 無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)應(yīng)用到電力負(fù)荷管理系統(tǒng)是一個(gè)具有很好經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效 益的新課題，值得研究。 1 3 本文主要工作 本文是關(guān)于a r m 和g p r s 在電力負(fù)荷管理系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)，主要工作是 研制應(yīng)用于電力負(fù)荷管理系統(tǒng)的g p r s 終端，包括g p r s 終端的軟硬件系統(tǒng)的 設(shè)計(jì)和開發(fā)。 首先，論文介紹了電力負(fù)荷管理系統(tǒng)的背景、目的及意義，指出了電力負(fù) 荷管理系統(tǒng)的不足，通過新興的g p r s 、c d m a 技術(shù)的引進(jìn)，促使電力負(fù)荷管 理系統(tǒng)的良好發(fā)展和廣泛的推廣。 其次，論文研究了g p r s 無線通信技術(shù)，對(duì)g p r s 數(shù)據(jù)傳輸中的關(guān)鍵問題 進(jìn)行分析并給出對(duì)策。在此基礎(chǔ)上，對(duì)g p r s 終端協(xié)議進(jìn)行研究，主要包括 t c p i p 、p p p 協(xié)議。同時(shí)對(duì)電力負(fù)荷管理系統(tǒng)的通信組織方式以及應(yīng)用于該系統(tǒng) 的g p r s 網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行探索和分析。 最后，論文重點(diǎn)闡述了電力負(fù)荷管理系統(tǒng)的g p r s 終端的硬件和軟件設(shè)計(jì)， 主要工作包括： 1 ) 根據(jù)對(duì)本系統(tǒng)通信方式的分析，使用c i r r u sl o g i c 公司e p 7 3 1 2 和 s i e m e n s 公司的m c 3 5 i 無線模塊來開發(fā)g p r s 終端，完成終端硬件的設(shè) 計(jì)。 2 ) 根據(jù)電力負(fù)荷管理系統(tǒng)的通信方式，開發(fā)符合終端要求的軟件。結(jié)合 n u c l e u s 操作系統(tǒng)，自主開發(fā)實(shí)現(xiàn)p p p 協(xié)議，成功地將p p p 協(xié)議和 t c p i p 協(xié)議應(yīng)用于g p r s 終端，且通過對(duì)串口通信的程序設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn) g p r s 無線上網(wǎng)以及數(shù)據(jù)的傳輸。并通過測(cè)試，驗(yàn)證了g p r s 終端功能。 3 武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 1 4 本文結(jié)構(gòu)安排 本文是基于a r m 和g p r s 的電力負(fù)荷管理系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)。文中主要結(jié) 構(gòu)安排如下： 第1 章介紹本文的研究背景、目的及意義，對(duì)電力負(fù)荷管理在國內(nèi)外的發(fā) 展現(xiàn)狀作了概述，并且交代了本文主要研究的工作內(nèi)容以及文章結(jié)構(gòu)的安排。 第2 章對(duì)g p r s 無線通信技術(shù)的研究，主要包括g p r s 的業(yè)務(wù)介紹、業(yè)務(wù) 的實(shí)現(xiàn)以及對(duì)g p r s 在數(shù)據(jù)傳輸過程中的問題分析。并且還對(duì)g p r s 終端的數(shù) 據(jù)傳輸協(xié)議進(jìn)行研究，重點(diǎn)對(duì)p p p 協(xié)議的基本原理做詳細(xì)介紹。 第3 章對(duì)電力負(fù)荷管理系統(tǒng)的整體架構(gòu)、通信方式以及適用于該系統(tǒng)的 g p r s 通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行初步的研究和分析。 第4 章給對(duì)g p r s 終端硬件進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)。主要包括a r m 微處理器系統(tǒng)設(shè) 計(jì)、串行擴(kuò)展電路設(shè)計(jì)以及g p r s 模塊電路設(shè)計(jì)。 第5 章對(duì)終端的g p r s 通信軟件進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì)說明。首先從n u c l e u s 嵌入 式操作系統(tǒng)出發(fā)，對(duì)n u c l e u s 的特點(diǎn)及文件系統(tǒng)分析作了簡要介紹，其次對(duì)g p r s 通信程序做了總體設(shè)計(jì)說明，從g p r s 撥號(hào)上網(wǎng)的程序、p p p 協(xié)議、i p 協(xié)議以 及串口通信程序幾方面進(jìn)行設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，最后對(duì)g p r s 終端的通信功能進(jìn)行了 測(cè)試驗(yàn)證與分析，指出了在測(cè)試過程中發(fā)現(xiàn)的問題。 第6 章對(duì)整個(gè)論文進(jìn)行全文的工作總結(jié)和對(duì)下一步工作的展望。 4 武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 第2 章g p r s 無線通信技術(shù) 2 1g p r s 無線通信技術(shù) 通常我們將移動(dòng)通信分為三代，第一代是模擬的無線網(wǎng)絡(luò)，第二代是數(shù)字 通信如g s m 等，第三代是分組型的移動(dòng)業(yè)務(wù)稱為3 g 。g p r s 是通用無線分組業(yè) 務(wù)的縮寫( g e n e r a lp a c k e tr a d i os y s t e m ) ，是介于第二代和第三代之間的一種技 術(shù)，通常稱為2 5 g ，是g s m 向3 g 過渡的一個(gè)橋梁。目前基本上是通過升級(jí) g s m 網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)，它是一個(gè)混合體，采用t d m a 方式傳輸語音，和采用分組的 方式傳輸數(shù)據(jù)。 2 1 1g p r s 業(yè)務(wù)簡介 g p r s 技術(shù)較完美的結(jié)合了移動(dòng)通信技術(shù)和數(shù)據(jù)通信技術(shù)尤其是i n t e r a c t 技 術(shù)，它是這兩者技術(shù)的結(jié)晶。g p r s 是歐洲電信協(xié)會(huì)g s m 系統(tǒng)中有關(guān)分組數(shù)據(jù) 所規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，它可以提供高達(dá)1 1 5 k b p s 的空中接口傳輸速率。g p r s 能使用戶 的呼叫建立時(shí)間大為縮短，幾乎可以做到永遠(yuǎn)在線( a l w a y so n l i n e ) 。g p r s 業(yè)務(wù)【2 l 有如下幾大特點(diǎn)： 1 ) 應(yīng)用廣泛。g p r s 是在g s m 基礎(chǔ)上引入了三種新的邏輯網(wǎng)絡(luò)實(shí)體： g g s n ( g a t e w a yg p r ss u p p o r t i n gn o d e ，網(wǎng)關(guān)g p r s 支持節(jié)點(diǎn)) 、s g s n ( s e r v i n g g p r s s u p p o r t i n gn o d e ，服務(wù)g p r s 支持節(jié)點(diǎn)) 和p c u ( p a c k e tc o n t r o l l i n gu n i t ， 分組控制單元) ，可以方便、快速、低成本的為用戶數(shù)據(jù)終端提供遠(yuǎn)程接入網(wǎng)絡(luò) 的部署。 2 ) 較高的數(shù)據(jù)速率。g p r s 提供的數(shù)據(jù)速率取決于所采用的編碼方式，在 標(biāo)準(zhǔn)中有四種編碼數(shù)據(jù)速率，分別為每信道9 0 5 、1 3 4 、1 5 6 和2 1 4 k b i t s 。由于 能在一個(gè)頻率上提供全部8 個(gè)業(yè)務(wù)信道，最大的數(shù)據(jù)吞吐量可高達(dá)1 7 1 2 k b i t s 。 不過由于信道編碼和多時(shí)隙分配所需的開銷，更具實(shí)際意義的吞吐量最高值達(dá) 1 1 5 k b i t s 。 3 ) 準(zhǔn)多媒體無線網(wǎng)絡(luò)。在較高的數(shù)據(jù)速率條件下，除了傳輸文本外還使得 傳輸圖片、話音和視頻等成為現(xiàn)實(shí)。 5 武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 4 ) 大用戶容量以及登陸快捷。采用分組方式，增強(qiáng)了用戶的容納能力，且 g p r s 網(wǎng)絡(luò)接入速度快，分組交換接入時(shí)間縮短為少于1 秒，提供了與現(xiàn)有數(shù)據(jù) 網(wǎng)的無縫連接。 5 ) 較好的實(shí)時(shí)性。g p r s 有兩個(gè)重要的c o n t e x t ，其中m m c o n t c x t 實(shí)現(xiàn)了用 戶總是在線，即用戶隨時(shí)與網(wǎng)絡(luò)保持聯(lián)系。無論網(wǎng)絡(luò)還是終端設(shè)備隨時(shí)都可發(fā) 起數(shù)據(jù)傳輸，減少了傳統(tǒng)撥號(hào)過程中的延遲。這點(diǎn)在電力負(fù)荷管理系統(tǒng)中尤為 重要。 6 ) 與i p 網(wǎng)無縫連接。g p r s 的核心網(wǎng)絡(luò)層采用口技術(shù)，底層可使用多種傳 輸技術(shù)，很方便地實(shí)現(xiàn)與高速發(fā)展的口網(wǎng)絡(luò)無縫連接。 7 ) 計(jì)費(fèi)合理以及資源利用率好。用戶只有在發(fā)生數(shù)據(jù)傳輸時(shí)才占用無線資 源，且一直在線，g p r s 可以實(shí)現(xiàn)基于數(shù)據(jù)流量、業(yè)務(wù)類型及服務(wù)質(zhì)量等級(jí)( q o s l 的計(jì)費(fèi)功能。用戶可以在保證話音業(yè)務(wù)質(zhì)量的同時(shí)，利用無線信道的空閑資源 提供分組業(yè)務(wù)，大大提高了網(wǎng)絡(luò)資源的利用率。 通過以上介紹，g p r s 技術(shù)給我們提供了在更加優(yōu)化的無線通信平臺(tái)上來實(shí) 現(xiàn)負(fù)荷管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸?shù)目赡苄?，同時(shí)也可以增加數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性，降 低數(shù)據(jù)傳輸?shù)某杀?，并且克服g s m 短消息的時(shí)延問題。 2 1 2g p r s 業(yè)務(wù)的實(shí)現(xiàn) 1 ) g p r s 的基本網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) g p r s 是在g s m 系統(tǒng)基礎(chǔ)上引入新的部件而構(gòu)成的無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，它 采用分組交換技術(shù)，能兼容g s m 網(wǎng)絡(luò)并在網(wǎng)絡(luò)上更加有效的傳輸高速數(shù)據(jù)和信 令。為了實(shí)現(xiàn)g p r s ，在現(xiàn)有的g s m 網(wǎng)絡(luò)中需要增加三個(gè)主要節(jié)點(diǎn)，分別是 g g s n 、s g s n 和p c u ，g p r s 網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2 1 所示。 圖2 1g p r s 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 6 武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 g s n 具有移動(dòng)路由管理功能，它可以連接各種類型的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，并可以連 接到g p r s 寄存器，g s n 可以完成移動(dòng)臺(tái)和各種數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)之間的數(shù)據(jù)傳送和格 式轉(zhuǎn)換。g s n 可以是一種類似于路由器的獨(dú)立設(shè)備，也可以與g s m 中的m s c 集成在一起。g s n 有兩種類型：一種為s g s n ( s e r v i n gg s n ，服務(wù)g s ，另一 種為g g s n ( g a t e w a yg s n ，網(wǎng)關(guān)g s n ) 。s g s n 是g p r s 網(wǎng)絡(luò)中最重要的網(wǎng)絡(luò)節(jié) 點(diǎn)，它的主要作用是記錄移動(dòng)臺(tái)的當(dāng)前位置信息，并且在移動(dòng)臺(tái)和g g s n 之間 完成移動(dòng)分組數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收。g g s n 主要是起網(wǎng)關(guān)作用，它可以和多種不同 的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)連接，如i s d n 、p s d n 和l a n 等。在有的文獻(xiàn)中，把g g s n 成為 g p r s 路由器。g g s n 可以把g s m 網(wǎng)中的g p r s 分組數(shù)據(jù)包進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換，從 而可以把這些分組數(shù)據(jù)包傳送到遠(yuǎn)端的t c p i p 或x 2 5 網(wǎng)絡(luò)。p c u 負(fù)責(zé)管理分 組分段和規(guī)劃、無線信道、傳輸錯(cuò)誤檢測(cè)和自動(dòng)重發(fā)、信道編碼方案、質(zhì)量控 制、功率控制等。b g ( b o r d e rg a t e w a y 邊界網(wǎng)關(guān)) 用于處理漫游。g c g ( g p r sc h a r g e g a t e w a y ，g p r s 收費(fèi)網(wǎng)關(guān)1 專門用于收費(fèi)。p t m s c ( p o i n tt om u l t i p o i n ts e r v i c e c e n t e r 點(diǎn)到多點(diǎn)業(yè)務(wù)中心】用于處理q o s 業(yè)務(wù)的服務(wù)器。 勁g p r s 協(xié)議模型 移動(dòng)臺(tái)( m s ) 、s g s n 和g g s n 之間的g p r s 分層協(xié)議模型如圖2 2 所示 i p x 2 5 r e l a y i p x 2 5 s n d c s n d cg t pg t p l l c r e l a y l l c u d p 廠r c p u d p 廠r c p r l c l u cb s s g p b s s g p i p i p m a c m a cn sn sl 2l 2 物理鏈路 物理鏈路 物理 物理 l ll l 鏈路 鏈路 r f 接口r f 接口 u mb s s g b s g s n g - n g g s n 圖2 2g p r s 網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議模型 a ) u m 接d ( b s s 與m s 之間的接口) u m 接口是g s m 的空中接口，u m 接口上的通信協(xié)議有5 層，自下而上依 次為物理層、m a c r l c ( m e d i u ma c c e s s c o n t r o l r a d i ol i n kc o n t r 0 1 ) 層、 l l c ( l o g i c a ll i n kc o n t r 0 1 ) 層、s n d c ( s u bn e t w o r kd e p e n d a n tc o n v e r g e n c e ) 層和網(wǎng) 絡(luò)層。u m 接口的物理層為射頻接口部分，而物理鏈路層則負(fù)責(zé)提供空中接口的 各種邏輯信道g s m 空中接口的載頻帶寬為2 0 0 k h z ，一個(gè)載頻分為8 個(gè)物理信 7 武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 道，如果8 個(gè)物理信道都分配為傳送g p r s 數(shù)據(jù)，則原始數(shù)據(jù)速率可達(dá)2 0 0 k b i t s 。 考慮糾錯(cuò)碼開銷，則最終數(shù)據(jù)速率可達(dá)1 6 4 k b i t l s 左右。m a c 為媒質(zhì)接入控制層。 m a c 的主要作用是定義和分配空中接口的g p r s 邏輯信道，使得這些信道能被 不同的移動(dòng)臺(tái)共享。g p r s 的邏輯信道共有3 類，分別是公共控制信道、分組業(yè) 務(wù)信道和g p r s 廣播信道。公共控制信道用來傳送數(shù)據(jù)通信的控制信令，具體 又分為尋呼和應(yīng)答等信道。分組業(yè)務(wù)信道用來傳送分組數(shù)據(jù)。廣播信道則是用 來給移動(dòng)臺(tái)發(fā)送網(wǎng)絡(luò)信息。l l c 層為邏輯鏈路控制層。它是一種基于高速數(shù)據(jù) 鏈路規(guī)程h d l c 的無線鏈路協(xié)議。l l c 層負(fù)責(zé)在高層s n d c 層的s n d c 數(shù)據(jù)單 元上形成u 地址、幀字段，從而生成完整的l l c 幀。另外，l l c 可以實(shí)現(xiàn)一 點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的尋址和數(shù)據(jù)幀的重發(fā)控制。b s s 中的u 且層是邏輯鏈路傳遞層。這 一層負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)送m s 和s g s n 之間的l l c 幀。u 且層對(duì)于s n d c 數(shù)據(jù)單元來說是 透明的，即不負(fù)責(zé)處理s n d c 數(shù)據(jù)。s n d c 被稱為子網(wǎng)依賴結(jié)合層。它的主要 作用是完成傳送數(shù)據(jù)的分組、打包，確定t c p i p 地址和加密方式。在s n d c 層， 移動(dòng)臺(tái)和s g s n 之間傳送的數(shù)據(jù)被分割為一個(gè)或多個(gè)s n d c 數(shù)據(jù)包單元。s n d c 數(shù)據(jù)包單元生成后被放置到l l c 幀內(nèi)。網(wǎng)絡(luò)層的協(xié)議目前主要是t c p i p 和x 2 5 協(xié)議，這些協(xié)議對(duì)于傳統(tǒng)的g s m 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備是透明的。 b ) g b 接1 2 ( s g s n 與b s s 之間的接口) n s ( n e t w o r ks e r v i c e ) 網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)層用于傳送上層的b s s g p 。b s s g p ( b a s e s t a t i o ns y s t e mg p r s p r o t o c 0 1 ) 協(xié)議，在傳輸平臺(tái)上，該協(xié)議用于在b s s 與s g s n 之間提供一條無連接的鏈路進(jìn)行無確認(rèn)的數(shù)據(jù)傳輸。 c ) g n 接1 2 ( g g s n 與s g s n 之間的接口) l 1 l 2 是底層網(wǎng)絡(luò)相關(guān)協(xié)議。u d p t c p 中u d p 提供差錯(cuò)保護(hù)，用于承載不 要求可靠傳輸?shù)膅 t pp d u ；而t c p 提供流量控制以及丟失及差錯(cuò)保護(hù)，用于承 載要求可靠傳輸?shù)膅 t pp d u 。g t p ( g p r st u n n e l i n gp r o t o c o l ，g p r s 隧道協(xié)議) ， 用于g p r s 骨干網(wǎng)中g(shù) s n 間的用戶數(shù)據(jù)和信令的傳輸，是節(jié)點(diǎn)之間的互連協(xié)議。 d ) g i 接口( 外網(wǎng)與g g s n 之間的接口) 在該接口上沒有新協(xié)議。g g s n 作幀處理后，得到i p 數(shù)據(jù)包，分析該口包 的目的地址，若恰為本地p d pc o n t e x t 所標(biāo)示的某一m s 地址，則把該數(shù)據(jù)包送 至g n 接口的軟件模塊，作進(jìn)一步處理。 8 武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 2 1 3g p r s 數(shù)據(jù)傳輸中關(guān)鍵問題分析及對(duì)策 1 ) g p r s 數(shù)據(jù)傳輸問題 由于網(wǎng)絡(luò)編碼方式和終端支持因素的制約，以及移動(dòng)營運(yùn)商的限制，g p r s 的實(shí)際數(shù)據(jù)傳輸速率典型值比理論速度慢得多。因?yàn)樯漕l資源有限，g p r s 的應(yīng) 用會(huì)沖擊現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)容量。g p r s 采用的g m s k ( 高斯最小移頻鍵控1 調(diào)制技術(shù)是 一種次優(yōu)化調(diào)制。g p r s 對(duì)無線信道質(zhì)量的要求高于g s m ，對(duì)信息丟失或損壞 的容忍度小。在傳輸過程中，g p r s 會(huì)產(chǎn)生潛在的轉(zhuǎn)接時(shí)延短消息業(yè)務(wù)支持存儲(chǔ) 轉(zhuǎn)發(fā)，但g p r s 標(biāo)準(zhǔn)中未提及任何存儲(chǔ)機(jī)制，除短消息與g p r s 的互相鏈接。 目前還沒有任何一家主要手機(jī)制造廠家宣稱初期的g p r s 終端支持無線終止接 收來電的功能啟用。g p r s 服務(wù)時(shí)，用戶確認(rèn)就服務(wù)內(nèi)容的流量支付費(fèi)用。無線 終止的e p 流量會(huì)允許未經(jīng)授權(quán)的內(nèi)容發(fā)送給終端而不被收取費(fèi)用。但是，由于 不能保證無線終止的終端應(yīng)用，用戶可能要為不想收取的垃圾內(nèi)容付費(fèi)。g p r s 終端是否支持無線終止威脅g p r s 的應(yīng)用和市場開拓。 2 ) 解決方法 鑒于短消息方式時(shí)延較大，并且容量有限的問題，在網(wǎng)絡(luò)允許條件下盡量 采用g p r s 方式進(jìn)行傳輸。這樣對(duì)服務(wù)器端的短消息模塊的負(fù)載要求能降低到 較小的程度。數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)做到專網(wǎng)專用，不進(jìn)行其它通信服務(wù)操作如上網(wǎng)、 電話等，減少因此產(chǎn)生的垃圾流量或者病毒沖擊。 用戶和移動(dòng)運(yùn)營商的問題均會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)的發(fā)送接收失敗。為了保證數(shù)據(jù)的 正常傳輸，要保證用戶s i m 卡不欠費(fèi)，服務(wù)器一直保持對(duì)i n t e m e t 的連接等， 以使網(wǎng)絡(luò)處于可靠的通信狀態(tài)。接收方可以在收到數(shù)據(jù)后，向發(fā)送方反饋信息， 告知傳送結(jié)果。發(fā)送方可以判斷數(shù)據(jù)是否發(fā)送成功，否則間隔一段時(shí)間后進(jìn)行 數(shù)據(jù)重傳，增加系統(tǒng)的可靠性。在使用移動(dòng)通信方式傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，通信質(zhì)量系 統(tǒng)可靠性安全性等性能在很大程度上取決于移動(dòng)運(yùn)營商的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)及服務(wù)質(zhì) 量。當(dāng)移動(dòng)運(yùn)營商發(fā)生網(wǎng)絡(luò)故障，或不支持某項(xiàng)業(yè)務(wù)時(shí)，改用其它方式進(jìn)行數(shù) 據(jù)的傳輸。 2 2g p r s 終端協(xié)議研究 g p r s 技術(shù)是移動(dòng)通信技術(shù)和i p 技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，數(shù)據(jù)在傳送過程中要 遵循t c p i p 協(xié)議，也就是要有源點(diǎn)和目的i p 地址。管理中心直接和因特網(wǎng)相連， 9 武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 被分配一個(gè)固定的口地址。但是，終端處于g p r s 網(wǎng)絡(luò)中，它不會(huì)被分配固定 的口地址，也就是說它的口地址是變化的，是動(dòng)態(tài)分配的。而p p p 協(xié)議正是用 來接入g p r s 網(wǎng)絡(luò)，并動(dòng)態(tài)申請(qǐng)口地址的。本節(jié)將詳細(xì)介紹g p r s 終端實(shí)現(xiàn)無 線數(shù)據(jù)傳輸所用到的相關(guān)協(xié)議，其中主要對(duì)p p p 協(xié)議原理作重點(diǎn)介紹。 2 2 1t c p i p 協(xié)議 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議通常分為不同層次進(jìn)行開發(fā)，每一層分別負(fù)責(zé)不同的通信功能。 一個(gè)協(xié)議族，比如t c p i p t 2 0 ，2 1 1 ，是組不同層次上的多個(gè)協(xié)議的組合。本系統(tǒng)的 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議層次如圖2 3 。 應(yīng)用層 傳輸層 網(wǎng)絡(luò)層 數(shù)據(jù)鏈路層 物理層 電力規(guī)約電力規(guī)約 飛c p k 町晤 t c p 嘰y d p i p i p p p pp p p g p r s 網(wǎng)絡(luò) _ g p r s 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議 協(xié)議 g p r sg p r s 圖2 3 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議層次 借鑒網(wǎng)絡(luò)通信o s i 的7 層標(biāo)準(zhǔn)，系統(tǒng)只需是以下5 層網(wǎng)絡(luò)協(xié)議：物理層、 數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層和應(yīng)用層。為了避開與本系統(tǒng)無關(guān)的g p r s 內(nèi)部 復(fù)雜的協(xié)議轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)操作流程，圖2 3 把g p r s 服務(wù)節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)等g p r s 內(nèi)部節(jié)點(diǎn)簡化為g p r s 網(wǎng)絡(luò)，把g p r s 內(nèi)部協(xié)議及i n t e r a c t 網(wǎng)關(guān)協(xié)議等協(xié)議簡化 為抽象為g p r s 網(wǎng)關(guān)協(xié)議。 i p 處于網(wǎng)絡(luò)層，提供統(tǒng)一編址和路由服務(wù)，它屏蔽了上層協(xié)議與數(shù)據(jù)鏈路層 的關(guān)系，使物理結(jié)構(gòu)完全不同的網(wǎng)絡(luò)能夠互聯(lián)互通，是i n t e m e t 的基礎(chǔ)。由于應(yīng) 用層協(xié)議都是以口為基礎(chǔ)的，因此g p r s 用戶可使用現(xiàn)有的大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，如 瀏覽網(wǎng)頁、收發(fā)電子郵件、f t p 下載等。u d p 和t c p 處于運(yùn)輸層，為主機(jī)提供端 到端的通信。它們處理通信過程中的各種細(xì)節(jié)( 錯(cuò)誤處理，流量控制等) ，使上層 協(xié)議能夠?qū)Ｗ⒂谕ㄐ诺膬?nèi)容。 下面主要對(duì)p p p 協(xié)議進(jìn)行介紹。p p p 協(xié)議處于數(shù)據(jù)鏈路層，用于在串行鏈 1 0 武漢理1 = 大學(xué)碩士學(xué)位論文 路上封裝口數(shù)據(jù)報(bào)，它是撥號(hào)上網(wǎng)( 有線和無線) 采用的鏈路層協(xié)議。在撥號(hào)過 程中，通信雙方協(xié)商鏈路的相關(guān)參數(shù)、驗(yàn)證身份、分配i p 地址，完成后就可傳 輸i p 數(shù)據(jù)報(bào)。對(duì)于協(xié)議族中i p 、t c p 和u d p 協(xié)議的詳細(xì)介紹可以參看參考文 獻(xiàn) 2 0 、2 1 】。 2 2 2p p p 協(xié)議 1 ) p p p 協(xié)議概述 p p p 2 5 】是為在同等單元之間傳輸數(shù)據(jù)包這樣的簡單鏈路設(shè)計(jì)的鏈路層協(xié)議。 這種鏈路提供全雙工操作，并按照順序傳遞數(shù)據(jù)包。設(shè)計(jì)目的主要是用來通過 撥號(hào)或?qū)＞€方式建立點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接發(fā)送數(shù)據(jù)。p p p 協(xié)議解決鏈路建立、維護(hù)、拆除、 上層協(xié)議協(xié)商、認(rèn)證等問題。 p p p 協(xié)議由以下三個(gè)組件組成：在串行鏈路上的封裝數(shù)據(jù)報(bào)的方法；用 于建立、配置和測(cè)試數(shù)據(jù)鏈路連接的連接控制協(xié)議l c p ( l i n kc o n t r o lp r o t o c 0 1 ) ： 用于建立、配置不同網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)控制協(xié)議n c p ( n e t w o r kc o n t r o l p r o t o c 0 1 ) 。 2 ) p p p 協(xié)議幀結(jié)構(gòu) p p p 協(xié)議基于h d l c 2 6 ( h i g hl e v e ld a t al i n kc o n t r o l ，高級(jí)數(shù)據(jù)鏈路控制規(guī) 程) ，其幀格式和h d l c 的幀格式類似。表2 - 1 給出了p p p 數(shù)據(jù)幀的格式。 表2 1p p p 數(shù)據(jù)幀格式 開始 地址控制協(xié)議 代碼 i d 長度信息域 校驗(yàn)結(jié)束 標(biāo)志 ( f c s ) 標(biāo)志 0 x 7 e0 】【f fo x 0 3 ( 2 b y t e s )0 b y t e )( 1 b y t e )( 1 b y t e ) 可變 ( 2 b y t e s ) 0 x 7 e 從表2 1 可以看出，每一幀都以標(biāo)志字符0 x 7 e 開始和結(jié)束。緊接著是一個(gè) 地址字節(jié)，值始終是0 x f f ，然后是一個(gè)值為o 】【0 3 的控制字節(jié)。接下來是協(xié)議字 段，p p p 數(shù)據(jù)包頭的第四個(gè)字節(jié)即協(xié)議字段所表示的意義由表2 2 給出。c r c 字段( 幀檢驗(yàn)序y 0 ) 是一個(gè)循環(huán)冗余檢驗(yàn)碼，以檢測(cè)數(shù)據(jù)幀中的錯(cuò)誤。由于標(biāo)志字 符的值是0 x 7 e ，因此當(dāng)該字符出現(xiàn)在信息字段中時(shí)，p p p 需要對(duì)它進(jìn)行轉(zhuǎn)義。 在異步鏈路中，特殊字符0 x 7 d 用作轉(zhuǎn)義字符。 表2 - 2p p p 協(xié)議種類表 協(xié)議域字段 含義 0 x 8 0 2 1 i p c p 協(xié)議 o x 0 0 2 1 l p 數(shù)據(jù)包 武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 0 x c 0 2 1 l c p 協(xié)議 0 x c 0 2 3 p a p 協(xié)議 0 x c 0 2 5 鏈路品質(zhì)報(bào)告( l i n kq u a l i t yr e p o r t ) 0 x c 2 2 3 c h a p 協(xié)議 0 x 0 0 0 1 填料協(xié)議( p a d d i n gp r o t o c 0 1 ) 3 ) p p p i 作原理 p p p 協(xié)議是一個(gè)端到端對(duì)等的協(xié)議，它協(xié)商的每一個(gè)階段雙方都必須收到對(duì) 端的a c k 消息才算協(xié)商成功，從上述的討論中可以看出為了在p p p 鏈路上通信， p p p 協(xié)商雙方必須首先發(fā)送l c p 協(xié)商報(bào)文以配置和測(cè)試該數(shù)據(jù)鏈路、確認(rèn)是否 需要認(rèn)證，然后p p p 再發(fā)送n c p 協(xié)商報(bào)文以選擇并配置一種和多種網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議， n c p 協(xié)商成功后該網(wǎng)絡(luò)層的數(shù)據(jù)報(bào)文就可以在此鏈路上傳送了，這個(gè)鏈路保持 此連通狀態(tài)直到終止消息和其他外部事件發(fā)生時(shí)來終止它。 在建立、配置鏈路過程中，p p p 經(jīng)過了幾個(gè)不同的階段，如圖2 4 所示。 s u c c e s s n o n e 圖2 4p p p 協(xié)商時(shí)階段的變遷 由圖2 4 可知，系統(tǒng)初始化時(shí)鏈路狀態(tài)處于d e a d 階段，鏈路必須開始并 且終止于這個(gè)階段。此時(shí)物理連接沒有建立，不能進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。 當(dāng)?shù)讓酉騪 p p 模塊發(fā)出u p 事件指示物理層可以使用時(shí)，p p p 將進(jìn)入建立階 段，開始協(xié)商l c p 的選項(xiàng)配置，若l c p 協(xié)商失敗，則回到死亡階段，若成功則 前進(jìn)到o p e n e d 狀態(tài)。 如果在l c p 階段協(xié)商了認(rèn)證協(xié)議，在完成鏈路建立之后使用在l c p 階段協(xié) 商的認(rèn)證協(xié)議進(jìn)行認(rèn)證，如果完成用戶身份驗(yàn)證即認(rèn)證通過后則進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)層協(xié) 議階段，否則終止鏈路，認(rèn)證階段是可選的。 當(dāng)p p p 用戶身份認(rèn)證通過后，將進(jìn)入n c p 協(xié)商階段，以確定p p p 承載的網(wǎng) 絡(luò)層協(xié)議，如果確定n c p 是i p c p ，則主要的任務(wù)之一就是與對(duì)端協(xié)商本地的i p 地址。 1 2 武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 上面給出了各個(gè)階段變遷的過程，下面詳細(xì)介紹各個(gè)階段的情況。 鏈路死亡階段 死亡階段是鏈路的出發(fā)點(diǎn)和終止點(diǎn)，當(dāng)?shù)讓右粋€(gè)外部事件發(fā)生，表示物理 層已經(jīng)準(zhǔn)備好并可以使用時(shí)，p p p 將進(jìn)入建立階段。變遷到建立鏈路階段時(shí)會(huì)發(fā) 出一個(gè)u p 事件來激活l c p 自動(dòng)機(jī)開始l c p 階段的協(xié)商。 建立階段 這個(gè)階段是l c p 的協(xié)商過程，l c p 是通過交換選項(xiàng)配置信息來建立鏈路的， 一旦發(fā)送并接受到配置確認(rèn)包( a c k 消息) 就表明鏈路建立成功，l c p 自動(dòng)機(jī)進(jìn) 入o p e n e d 狀態(tài)。這里需要注意的是每一個(gè)配置選項(xiàng)都有默認(rèn)值，在協(xié)商過程中 可以改變默認(rèn)值，否則都取默